[عازف الفيزياء]

مقدمة عامة عن ميكانيكا الكم :


أتت النظرية الكمومية في بدايات القرن العشرين مثل النظرية النسبية لحل اشكاليات مطروحة من قبل النظرية الكلاسيكية , و يمكن تلخيص هذه الاشكاليات بعدم التناسق بين درجات حرية الجسيمات (6) و درجات حرية الحقول (عدد غير محدود ) فحسب قانون توزع الطاقة بالتساوي بين مختلف درجات حرية الجملة في حالة التوازن فهذا يقتضي انتقال معظم الطاقة من الجسيمات الى الحقول , و ينتج عن هذا تصورات مخيفة مخالفة للواقع : فحسب هذه النظرة يجب على الالكترون الدائر حول النواة ( حسب نموذج رذرفورد ) أن يصدر أمواجا كهرطيسية وفقا لمعادلات مكسويل تزداد شدتها الى اللانهاية , و بهذا يقترب أكثر فأكثر من النواة حتى تنهار جميع الالكترونات ضمن النواة , لكن من المؤكد أن هذا لا يحصل في الواقع . تقول النظرية الكلاسيكية أيضا أن اصدارات الذرة الضوئية يجب أن تغطي جميع الترددات بنفس الشدة , لكن الواقع ينقض ذلك بشدة حيث تبدي الذرات المختلفة أطيافا خاصة تتضمن اصدار اماج ضوئية على ترددات خاصة و محددة جدا .
تنشأ مشكلة أخرى عندما نتأمل اشكالية الجسم الأسود حيث فشلت كل المحاولات المستندة الى الميكانيك الإحصائي الكلاسيكي في توصيف اشعاع الجسم الأسود خصوصا في الترددات العالية حيث تبدي القوانين المتوقعة انحرافا كبيرا عن الواقع و هذا ما عرف لاحقا باسم الكارثة فوق البنفسجية .

أتت بدايات الحل في عام 1900 مع ماكس بلانك الذي اقترح فكرة ثورية هدفها التنبؤ بتناقص الأنما ط العالية التردد من اشعاع الجسم الأسود بافتراض ان الاهتزازات الكهرطيسية تصدر بشكل كموم , حيث يعتبر الكم أصغر مقدار معين من الطاقة يمكن تبادله بين الأجسام وفق تردد معين , و ترتبط طاقة الكم بتواتر الاشعاع المرافق له :

حيث تعبر E عن طاقة الكم الصادر ,nu عن تواتر الاشعاع , h ثابت أصبح يدعى بثابت بلانك .
تأتي اشكاليات أخرى من التبصر في طبيعة الضوء ففي حين يؤكد نيوتن ان طبيعة الضوء جسيمية ( فهو مؤلف من جسيمات صغيرة ) يؤيده في ذلك العديد من التجارب , نجد أن يونغ يؤكد أن الضوء ذو طبيعة موجية و تؤكد تجارب يونغ حول التداخل الضوئي و الانعراج هذه الطبيعة الموجية . في عام 1923 اقترح لويس دو بروي أن ينظر الى جسيمات المادة و ذراتها أيضا على انها جسيمات تسلك سلوكا موجيا احيانا مقترحا معادلة تشابه معادلة بلانك :
.
حيث : λ, طول الموجة , و p العزم.
بدأت هنا تتضح ملامح صورة جديدة للعالم تتداخل فيها الجسيمات و الحقول المهتزة بحيث يصعب التمييز بينهما و كان هذا ما مهد الطريق لظهور ميكانيك الكم عندما وضع نيلز بور نظريته الذرية التي لاتسمح للاندفاع الزاوي بأخذ قيم سوى المضاعفات الصحيحة للقيمة :

حيث تعبر L عن قيم الاندفاع الزاوي ,n عدد صحيح (3,2,1,...)
و هكذا ظهرت مستويات للطاقة المستقرة يمكن توضع الالكترونات الدائرة فيها مفسرة ثبات التركيب و الخطوط الطيفية للذرات , لكن هذا لم يكن سوى البداية . في عام 1925 قام العالم الالماني هايزنبرغ بتقديم مبدأه في الارتياب الذي ينص على عدم قدرتنا على تحديد موضع و سرعة ( اندفاع ) الجسيمات الكمومية بدقة . كانت هذه بداية الصدمات التي تلقتها نظرتنا الكلاسيكية للعالم محطمة كل الصورة الميكانيكية الآلية التي سادت حول العالم بعد انتصارات فيزياء نيوتن المدوية في القرنين السابقين . قام هايزنبرغ بصياغة قواعد ميكانيك الكم بصياغة جبر المصفوفات فيما عرف بعد ذلك بميكانيك المصفوفات matrix mechanics , 1926 ظهر شرودنغر بمعادلته الموجية الشهيرة التي تبين تطور دالة موجة الجسيم الكمومي مع الزمن و عرفت تلك الصياغة بالميكانيك الموجيwave mechanics , لكن رغم الاختلاف الظاهري العميق بين الصياغتين فان نتائجهما كانت متطابقة , هذا ما دفع بول ديراك بعد ذلك لتوحيدهما في اطار شامل عرف بنظرية التحويل


مع التحيةtransformation theory.

[جـــــــود]

جزيت خيراً..
زادك الله علماً... وعملاً ...

[عازف الفيزياء]

آميـــــــــــــن

لا حرمنا الله تعقيباتك العطرة

[احساس]

بارك الله فيك

[ستار12]

شكرا وجزاك الله خيرا على الموضوع الرائع

[الفوتوني]

أود أن أبين أن النظرية الكمية ليس الا صياغة رياظية لتجمع الحقائق الفيزيائية الجديدة في نظرية واحدة
ومن هذة الحقائق شذوذ الفيزياء الكلاسيكية في تفسير ميكانيك الذرة وظهور مبداء الأنفراد ومبداء الادقة

[عازف الفيزياء]

شكرآ لمروركم و تعليقاتكم الرائعة

لا خلا و لا عدم

[maram]

جعله الله في ميزان حسناتك ... ونفعك الله بعلمك مثلما ينفعنا موضوعك هذا...

[صادق الاحساس]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته.....


جزاك الله خيرا اخي عازف الفيزياء وزادك الله علما وجعلها في ميزان حسناتك لقد جاءت في وقتها حقيقة سادرسها في الفصل الدراسي الثاني جوزيت خيرا

[أبورندا]

شـكــ وبارك الله فيك ـــرا لك ... لك مني أجمل تحية .